2024智能制造關(guān)鍵技術(shù)

智能制造關(guān)鍵技術(shù)

1智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用第一節(jié) 概述第二節(jié) 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)第三節(jié) 工業(yè)機(jī)器人第四節(jié) 3D打印技術(shù)第五節(jié) RFID射頻技術(shù)第六節(jié) 云計(jì)算與大數(shù)據(jù)第七節(jié) 虛擬現(xiàn)實(shí)與人工智能技術(shù)第八節(jié) 智能制造的信息安全技術(shù)概 述第一節(jié)智能制造是利用智能科學(xué)的理論、技術(shù)、方法和云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)、自動(dòng)化、智能化等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造過程與機(jī)械裝備、經(jīng)營管理、決策和服務(wù)等全流程、全生命周期的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、綠色化，通過各種工業(yè)資源與信息資源整合和優(yōu)化利用，實(shí)現(xiàn)信息流、資金流、物流、業(yè)務(wù)工作流的髙度集成與融合的現(xiàn)代工業(yè)體系。3智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用在智能制造發(fā)展過程中，主要有以下幾種關(guān)鍵技術(shù)：一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)中的應(yīng)用,是實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)制造的基礎(chǔ)，在智能工業(yè)生產(chǎn)制造體系中，把人、設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠車間、供應(yīng)商、客戶緊密地連接在一起。設(shè)備和設(shè)備的互聯(lián)成為生產(chǎn)線；單機(jī)智能設(shè)備相互連接成為智能生產(chǎn)線；智能車間、智能工廠、供應(yīng)鏈等有關(guān)工礦企業(yè)、客戶互聯(lián)形成產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)?；谠O(shè)備與人互聯(lián)的信息物理系統(tǒng)（CPS)也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的核心，能極大地提升人員效率、工業(yè)效益，創(chuàng)造更多價(jià)值，為用戶提供更好服務(wù)。4智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用二、

工業(yè)云、云制造工業(yè)云是智能工業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施，通過云計(jì)算技術(shù)為工業(yè)企業(yè)提供服務(wù)，是工業(yè)企業(yè)的社會(huì)資源實(shí)現(xiàn)共享的一種信息化創(chuàng)新模式。工業(yè)云平臺(tái)5智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用云制造是一種利用網(wǎng)絡(luò)和云制造服務(wù)平臺(tái)，按用戶需求組織網(wǎng)上制造資源（制造云），為用戶提供各類按需制造服務(wù)的一種網(wǎng)絡(luò)化制造新模式。云制造技術(shù)將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)化制造和服務(wù)技術(shù)同云計(jì)算、云安全、高性能計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)各類制造資源（制造硬設(shè)備、計(jì)算系統(tǒng)、軟件、模型、數(shù)據(jù)、知識(shí)等）統(tǒng)一的、集中的智能化管理和經(jīng)營，為制造業(yè)全生命周期過程提供可隨時(shí)獲取的、按需使用的、安全可靠的、優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的各類制造活動(dòng)服務(wù)。它是一種面向服務(wù)、高效低耗和基于知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)化智能制造新模式，目前在航天、汽車、模具行業(yè)已有成功的試點(diǎn)和示范應(yīng)用，并開始推廣。6智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用工業(yè)制造相關(guān)技術(shù)7智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用云制造服務(wù)平臺(tái)三、

工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備及工業(yè)軟件工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備包括數(shù)字化儀表、半導(dǎo)體非電量（物理、化學(xué)，生物等變量）的各種傳感器及數(shù)字測量儀表、RFID及其讀寫器；單片機(jī)、各類嵌入式計(jì)算機(jī)及模塊組件；工控機(jī)、數(shù)控裝置、可編程控制器、工業(yè)機(jī)器人、分布式控制系統(tǒng)；行業(yè)電子的應(yīng)用產(chǎn)品，如汽車電子、航空電子、機(jī)械電子、紡織電子等產(chǎn)品。8智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用四、

工業(yè)大數(shù)據(jù)工業(yè)大數(shù)據(jù)包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)、運(yùn)營數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)、研發(fā)數(shù)據(jù)等企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)，以及國內(nèi)外市場數(shù)據(jù)、客戶數(shù)據(jù)、政策法律數(shù)據(jù)等企業(yè)外部數(shù)據(jù)，信息化、網(wǎng)絡(luò)化帶來了海量的結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)本身最基本的特征是及時(shí)性、準(zhǔn)確性、完整性，大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和處理帶來更高的研發(fā)生產(chǎn)效率以及更低的運(yùn)營成本。這為更精準(zhǔn)、更高效、更科學(xué)地進(jìn)行管理、決策以及不斷提升智能化水平提供了保證。9智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用五、

智能制造、智能生產(chǎn)、智能工廠狹義智能制造是指生產(chǎn)智能儀表、智能控制裝置、智能機(jī)器人、智能控制軟件、智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)等智能設(shè)備的制造業(yè)。廣義智能生產(chǎn)制造是指將信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)、研發(fā)、經(jīng)營管理及服務(wù)全流程的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、自動(dòng)化、智能化、綠色化，是智能化的生產(chǎn)工廠和制造企業(yè)。10智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用六、

增材制造增材制造（Additive

Manufacturing，AM）技術(shù)是采用材料逐漸累加的方法制造實(shí)體零件的技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的材料去除－切削加工技術(shù)，是一種“自下而上”的制造方法。近二十年來，AM技術(shù)取得了快速的發(fā)展，“快速原型制造（Rapid

Prototyping）”、“三維打印(3D

Printing)”、“實(shí)體自由制造(SolidFree-form

Fabrication)”之類各異的叫法分別從不同側(cè)面表達(dá)了這一技術(shù)的特點(diǎn)。11智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用廣義增材制造12智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用七、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中。13智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用思考題：1.什么是智能制造？14智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用2.智能制造的關(guān)鍵技術(shù)主要有哪些？工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)第二節(jié)一、物聯(lián)網(wǎng)的定義物聯(lián)網(wǎng)是通過RFID技術(shù)、無線傳感器技術(shù)以及定位技術(shù)等自動(dòng)識(shí)別、采集和感知獲取物品的標(biāo)識(shí)信息、物品自身的屬性信息和周邊環(huán)境信息，借助各種電子信息、傳輸技術(shù)將物品相關(guān)信息聚合到統(tǒng)一的信息網(wǎng)絡(luò)中，并利用云計(jì)算、模糊識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘以及語義分析等各種智能計(jì)算技術(shù)對(duì)物品相關(guān)信息進(jìn)行分析融合處理，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界的高度認(rèn)知和智能化的決策控制。目前物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)非常豐富，包括：藍(lán)牙、Zigbee、WIFI、超短波數(shù)傳電臺(tái)、GPRS等等。主要可以概括為以太網(wǎng)終端、WIFI終端、2G/3G終端等，當(dāng)然有些智能終端具有上述兩種或兩種以上的接口。16智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)17智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用感知層是物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官,用來識(shí)別物體，采集信息。感知層包括二維碼標(biāo)簽和識(shí)讀器、RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、GPS等，主要作用是識(shí)別物體，采集信息，與人體結(jié)構(gòu)中皮膚和五官的作用相似。網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞和大腦，進(jìn)行信息傳遞和處理。網(wǎng)絡(luò)層包括通信與互聯(lián)網(wǎng)的融合網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)管理中心和信息處理中心等。網(wǎng)絡(luò)層將感知層獲取的信息進(jìn)行傳遞和處理，類似于人體結(jié)構(gòu)中的神經(jīng)中樞和大腦。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)的“社會(huì)分工”，與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)廣泛智能化。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)的深度融合，與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)行業(yè)智能化，這類似于人的社會(huì)分工，最終構(gòu)成人類社會(huì)。18智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用三、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通過各種信息傳感設(shè)備，如傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在工業(yè)現(xiàn)場采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過程、采集其聲、光、熱、電等各種需要的信息。具有環(huán)境感知能力的各類終端、基于泛在技術(shù)的計(jì)算模式、移動(dòng)通信等，不斷融入到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而大幅提高制造效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本和資源消耗，將傳統(tǒng)工業(yè)提升到智能工業(yè)的新階段。19智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)20智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用四、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前景工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)工業(yè)中被動(dòng)的信息收集方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、準(zhǔn)確、及時(shí)地收集生產(chǎn)過程參數(shù)。傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)采用M2M

（Machineto

Machine）的通信模式，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器與機(jī)器間的通信。而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通過Things

to

Things的通信方式實(shí)現(xiàn)了人、機(jī)器和系統(tǒng)三者之間的智能化、交互式無縫連接，從而使得企業(yè)與客戶、市場的聯(lián)系更為緊密，企業(yè)可以感知到市場的瞬息萬變，大幅提高制造效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本和資源消耗，將傳統(tǒng)工業(yè)提升到智能工業(yè)的新階段。21智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用22智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用23智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用基于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)24智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用1．制造業(yè)供應(yīng)鏈管理企業(yè)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能及時(shí)掌握原材料采購、庫存、銷售等信息，通過大數(shù)據(jù)分析還能預(yù)測原材料的價(jià)格趨向、供求關(guān)系等，有助于完善和優(yōu)化供應(yīng)鏈管理體系，提高供應(yīng)鏈效率，降低成本。例如，空中客車通過在供應(yīng)鏈體系中應(yīng)用傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建了全球制造業(yè)中規(guī)模最大、效率最高的供應(yīng)鏈體系。25智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用空客公司供應(yīng)鏈體系26智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用生產(chǎn)過程工藝優(yōu)化工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的泛在感知特性提高了生產(chǎn)線過程檢測、實(shí)時(shí)參數(shù)采集、材料消耗監(jiān)測的能力和水平，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理可以實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控、智能控制、智能診斷、智能決策、智能維護(hù)，提高生產(chǎn)力，降低能源消耗。生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)控管理利用傳感技術(shù)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行健康監(jiān)控，可以及時(shí)跟蹤生產(chǎn)過程中各個(gè)工業(yè)機(jī)器設(shè)備的使用情況，通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)匯聚到設(shè)備生產(chǎn)商的數(shù)據(jù)分析中心進(jìn)行處理，能有效地進(jìn)行機(jī)器故障診斷、預(yù)測，快速、精確地定位故障原因，提高維護(hù)效率，降低維護(hù)成本。27智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用環(huán)保監(jiān)測及能源管理工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與環(huán)保設(shè)備的融合可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種污染源及污染治理環(huán)節(jié)關(guān)鍵指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在化工、輕工、火電廠等企業(yè)布署傳感器網(wǎng)絡(luò)，不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)測企業(yè)排污數(shù)據(jù)，而且可以通過智能化的數(shù)據(jù)報(bào)警及時(shí)發(fā)現(xiàn)排污異常并停止相應(yīng)的生產(chǎn)過程，防止突發(fā)性環(huán)境污染事故發(fā)生。工業(yè)安全生產(chǎn)管理工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過把傳感器安裝到礦山設(shè)備、油氣管道、礦工設(shè)備等危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境中，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測作業(yè)人員、設(shè)備機(jī)器以及周邊環(huán)境等方面的安全狀態(tài)信息，全方位獲取生產(chǎn)環(huán)境中的安全要素，將現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管平臺(tái)提升為系統(tǒng)、開放、多元的綜合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管平臺(tái)。28智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用基于物聯(lián)網(wǎng)的公交智能調(diào)控系統(tǒng)29智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用基于物聯(lián)網(wǎng)的倉儲(chǔ)物流方案30智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用思考題：1.什么是物聯(lián)網(wǎng)？工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要集中在哪幾個(gè)方面？31智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人第三節(jié)一、

工業(yè)機(jī)器人定義及特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，它能自動(dòng)執(zhí)行工作，是靠自身動(dòng)力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行。33智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人最顯著的特點(diǎn)有以下幾個(gè)：可編程。生產(chǎn)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展是柔性啟動(dòng)化。工業(yè)機(jī)器人可隨其工作環(huán)境變化的需要而再編程，因此它在小批量多品種產(chǎn)品，特別是具有均衡高效率的柔性制造過程中能發(fā)揮很好的功用，是柔性制造系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。擬人化。工業(yè)機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)上有類似人的行走、腰轉(zhuǎn)、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有電腦。此外，智能化工業(yè)機(jī)器人還有許多類似人類的“生物傳感器”，如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負(fù)載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語言功能等。34智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用通用性。除了專門設(shè)計(jì)的專用的工業(yè)機(jī)器人外，一般工業(yè)機(jī)器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)時(shí)具有較好的通用性。比如，更換工業(yè)機(jī)器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。工業(yè)機(jī)器技術(shù)涉及的學(xué)科相當(dāng)廣泛，歸納起來是機(jī)械學(xué)和微電子學(xué)的結(jié)合：機(jī)電一體化技術(shù)。第三代智能機(jī)器人不僅具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能力、語言理解能力、圖像識(shí)別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都是微電子技術(shù)的應(yīng)用，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)。35智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用當(dāng)今工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正逐漸向著具有行走能力、具有多種感知能力、具有較強(qiáng)的對(duì)作業(yè)環(huán)境的自適應(yīng)能力的方向發(fā)展。技術(shù)先進(jìn)。工業(yè)機(jī)器人集精密化、柔性化、智能化、軟件應(yīng)用開發(fā)等先進(jìn)制造技術(shù)于一體。通過對(duì)過程實(shí)施檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，實(shí)現(xiàn)增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低成本、減少資源消耗和環(huán)境污染，是工業(yè)自動(dòng)化水平的最高體現(xiàn)。技術(shù)升級(jí)。工業(yè)機(jī)器人與自動(dòng)化成套裝備具備精細(xì)制造、精細(xì)加工以及柔性生產(chǎn)等技術(shù)特點(diǎn)，是繼動(dòng)力機(jī)械、計(jì)算機(jī)之后，出現(xiàn)的全面延伸人的體力和智力的新一代生產(chǎn)工具，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)字化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化以及智能化的重要手段。36智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。工業(yè)機(jī)器人與自動(dòng)化成套裝備是生產(chǎn)過程的關(guān)鍵設(shè)備，可用于制造、安裝、檢測、物流等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并廣泛應(yīng)用于汽車整車及汽車零部件、工程機(jī)械、軌道交通、低壓電器、電力、IC裝備、軍工、煙草、金融、醫(yī)藥、冶金及印刷出版等眾多行業(yè)，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。技術(shù)綜合性強(qiáng)。工業(yè)機(jī)器人與自動(dòng)化成套技術(shù)，集中并融合了多項(xiàng)學(xué)科，涉及多項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域，包括工業(yè)機(jī)器人控制技術(shù)、機(jī)器人動(dòng)力學(xué)及仿真、機(jī)器人構(gòu)建有限元分析、激光加工技術(shù)、模塊化程序設(shè)計(jì)、智能測量、建模加工一體化、工廠自動(dòng)化以及精細(xì)物流等先進(jìn)制造技術(shù)，技術(shù)綜合性強(qiáng)。37智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用二、

工業(yè)機(jī)器人種類工業(yè)機(jī)器人的種類主要包括以下幾種：移動(dòng)機(jī)器人（AGV）點(diǎn)焊機(jī)器人弧焊機(jī)器人激光加工機(jī)器人真空機(jī)器人潔凈機(jī)器人38智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用1.

移動(dòng)機(jī)器人（AGV）移動(dòng)機(jī)器人（AGV）是工業(yè)機(jī)器人的一種類型，它由計(jì)算機(jī)控制，具有移、自動(dòng)導(dǎo)航、多傳感器控制、網(wǎng)絡(luò)交互等功能，它可廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、紡織、卷煙、醫(yī)療、食品、造紙等行業(yè)的柔性搬運(yùn)、傳輸?shù)裙δ埽灿糜谧詣?dòng)化立體倉庫、柔性加工系統(tǒng)、柔性裝配系統(tǒng)（以AGV作為活動(dòng)裝配平臺(tái)）。移動(dòng)機(jī)器人是物流技術(shù)的核心技術(shù)和設(shè)備，用現(xiàn)代物流技術(shù)配合、支撐、改造、提升傳統(tǒng)生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)自動(dòng)存取的高架箱儲(chǔ)、作業(yè)和搬運(yùn)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、柔性化、信息化，縮短物流流程，降低物料損耗，減少占地面積，降低建設(shè)投資。39智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用移動(dòng)機(jī)器人AGV40智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用2．點(diǎn)焊機(jī)器人焊接機(jī)器人具有性能穩(wěn)定、工作空間大、運(yùn)動(dòng)速度快和負(fù)荷能力強(qiáng)等特點(diǎn)，焊接質(zhì)量明顯優(yōu)于人工焊接，大大提高了點(diǎn)焊作業(yè)的生產(chǎn)率。41智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用點(diǎn)焊機(jī)器人主要用于汽車整車的焊接工作，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，焊接生產(chǎn)線要求焊鉗一體化，重量越來越大，165公斤點(diǎn)焊機(jī)器人是當(dāng)前汽車焊接中最常用的一種機(jī)器人。2008年9月，我國機(jī)器人研究所研制完成國內(nèi)首臺(tái)165公斤級(jí)點(diǎn)焊機(jī)器人，并成功應(yīng)用于奇瑞汽車焊接車間。2009年9月，經(jīng)過優(yōu)化和性能提升的第二臺(tái)機(jī)器人完成并順利通過驗(yàn)收，使得我國焊接機(jī)器人整體技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國外同類機(jī)器人水平。42智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用3．弧焊機(jī)器人弧焊機(jī)器人主要應(yīng)用于各類汽車零部件的焊接生產(chǎn)。關(guān)鍵技術(shù)包括：弧焊機(jī)器人系統(tǒng)優(yōu)化集成技術(shù)：弧焊機(jī)器人采用交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及高精度、高剛性的RV減速機(jī)和諧波減速器，具有良好的低速穩(wěn)定性和高速動(dòng)態(tài)響應(yīng)，并可實(shí)現(xiàn)免維護(hù)功能。協(xié)調(diào)控制技術(shù)：控制多機(jī)器人及變位機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，既能保持焊槍和工件的相對(duì)姿態(tài)以滿足焊接工藝的要求，又能避免焊槍和工件的碰撞。43智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用(3)精確焊縫軌跡跟蹤技術(shù)：結(jié)合激光傳感器和視覺傳感器離線工作方式的優(yōu)點(diǎn)，采用激光傳感器實(shí)現(xiàn)焊接過程中的焊縫跟蹤，提升焊接機(jī)器人對(duì)復(fù)雜工件進(jìn)行焊接的柔性和適應(yīng)性，結(jié)合視覺傳感器離線觀察獲得焊縫跟蹤的殘余偏差，基于偏差統(tǒng)計(jì)獲得補(bǔ)償數(shù)據(jù)并進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的修正，在各種工況下都能獲得最佳的焊接質(zhì)量。44智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用4．激光加工機(jī)器人激光加工機(jī)器人是將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于激光加工中，通過高精度工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)更加柔性的激光加工作業(yè)。激光加工機(jī)器人可以通過示教盒進(jìn)行在線操作，也可通過離線方式進(jìn)行編程。45智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用5．真空機(jī)器人真空機(jī)器人是一種在真空環(huán)境下工作的機(jī)器人，主要應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)中，實(shí)現(xiàn)晶圓在真空腔室內(nèi)的傳輸。真空機(jī)械手難進(jìn)口、受限制、用量大、通用性強(qiáng)，是制約半導(dǎo)體裝備整機(jī)的研發(fā)進(jìn)度和整機(jī)產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵部件。46智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用6．潔凈機(jī)器人潔凈機(jī)器人是一種在潔凈環(huán)境中使用的工業(yè)機(jī)器人。隨著生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高，其對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的要求也日益苛刻，很多現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)都要求在潔凈環(huán)境進(jìn)行，潔凈機(jī)器人是潔凈環(huán)境下生產(chǎn)需要的關(guān)鍵設(shè)備。47智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用三、

典型機(jī)器人系統(tǒng)案例1.輸送線系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域：機(jī)器人及輸送線物流自動(dòng)化系統(tǒng)可應(yīng)用于建材、家電、電子、化纖、汽車、食品等行業(yè)。一機(jī)三線自動(dòng)碼垛系統(tǒng)輸送線48智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用2.機(jī)器人涂膠工作站機(jī)器人涂膠工作站主要包括機(jī)器人、供膠系統(tǒng)、涂膠工作臺(tái)、工作站控制系統(tǒng)及其它周邊配套設(shè)備。工作站自動(dòng)化程度高，適用于多品種、大批量生產(chǎn)，可廣泛地應(yīng)用于汽車風(fēng)擋、汽車摩托車車燈、建材門窗、太陽能光伏電池涂膠等行業(yè)。49智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用3.焊接系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域：自動(dòng)機(jī)器人焊接工作站可廣泛地應(yīng)用于鐵路、航空航天、軍工、冶金、汽車、電器等各個(gè)行業(yè)。50智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：⑴穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量；⑵提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；⑶改善工人勞動(dòng)強(qiáng)度，機(jī)器人可在有害環(huán)境下工作；⑷降低了對(duì)工人操作技術(shù)的要求；⑸縮短了產(chǎn)品改型換代的準(zhǔn)備周期（只需修改軟件和必要的夾具即可），減少相應(yīng)的設(shè)備投資。因此，在各行各業(yè)已得到了廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)一般多采用熔化極氣體保護(hù)焊（MIG、MAG、CO2焊）或非熔化極氣體保護(hù)焊（TIG、等離子弧焊）方法。設(shè)備一般包括：焊接電源、焊槍和送絲機(jī)構(gòu)、焊接機(jī)器人系統(tǒng)及相應(yīng)的焊接軟件及其它輔助設(shè)備等。51智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用四、

自動(dòng)裝箱系統(tǒng)機(jī)器人自動(dòng)裝箱、碼垛工作站是一種集成化的系統(tǒng)，它包括工業(yè)機(jī)器人、控制器、編程器、機(jī)器人手爪、自動(dòng)拆疊盤機(jī)、托盤輸送及定位設(shè)備和碼垛模式軟件等。它還配置自動(dòng)稱重、貼標(biāo)簽和檢測及通訊系統(tǒng)，并與生產(chǎn)控制系統(tǒng)相連接，以形成一個(gè)完整的集成化包裝生產(chǎn)線。應(yīng)用領(lǐng)域機(jī)器人自動(dòng)裝箱、碼垛工作站可應(yīng)用于建材、家電、電子、化纖、汽車、食品等行業(yè)。52智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用酒類裝箱碼垛線53智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用思考題：1.工業(yè)機(jī)器人有哪些特點(diǎn)？54智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用2.工業(yè)機(jī)器人的常用種類有哪些？3D打印技術(shù)第四節(jié)一、

3D打印技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展歷史3D打印是快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。56智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期，實(shí)際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計(jì)算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。這打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。3D打印流程57智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用1986年，美國科學(xué)家Charles

Hull開發(fā)了第一臺(tái)商業(yè)3D印刷機(jī)。1993年，麻省理工學(xué)院獲3D印刷技術(shù)專利。1995年，美國ZCorp公司從麻省理工學(xué)院獲得唯一授權(quán)并開始開發(fā)3D打印機(jī)。2005年，市場上首個(gè)高清晰彩色3D打印機(jī)Spectrum

Z510由ZCorp公司研制成功。2010年11月，美國JimKor團(tuán)隊(duì)打造出世界上第一輛由3D打印機(jī)打印而成的汽車Urbee問世。2011年6月6日，發(fā)布了全球第一款3D打印的比基尼。58智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用2011年7月，英國研究人員開發(fā)出世界上第一臺(tái)3D巧克力打印機(jī)。2011年8月，南安普敦大學(xué)的工程師們開發(fā)出世界上第一架3D打印的飛機(jī)。2012年11月，蘇格蘭科學(xué)家利用人體細(xì)胞首次用3D打印機(jī)打印出人造肝臟組織。2013年10月，全球首次成功拍賣一款名為“ONO之神”的3D打印藝術(shù)品。2013年11月，美國德克薩斯州奧斯汀的3D打印公司“固體概念”(SolidConcepts)設(shè)計(jì)制造出3D打印金屬手槍。59智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用二、3D打印技術(shù)應(yīng)用實(shí)例60智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用3D打印的復(fù)雜零件61智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用3D打印的能發(fā)射真正子彈的手槍62智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用類型累積技術(shù)基本材料擠壓熔融沉積式

(FDM）熱塑性塑料，共晶系統(tǒng)金屬、可食用材料線電子束自由成形制造(EBF)幾乎任何合金粒狀直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）幾乎任何合金電子束熔化成型（EBM）鈦合金選擇性激光熔化成型(SLM)鈦合金，鈷鉻合金，不銹鋼，鋁選擇性熱燒結(jié)（SHS）熱塑性粉末選擇性激光燒結(jié)（SLS）熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末粉末層噴頭3D打印石膏3D打印

(PP)石膏層壓分層實(shí)體制造（LOM）紙、金屬膜、塑料薄膜光聚合立體平板印刷（SLA）光硬化樹脂數(shù)字光處理

(DLP)光硬化樹脂63智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用3D打印技術(shù)分類3D打印的航空零件64智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用3D打印的火箭噴射器3D打印的無人機(jī)樣機(jī)3D打印商業(yè)無人機(jī)日本研發(fā)的3D打印肝臟模型國內(nèi)首臺(tái)空間在軌3D打印機(jī)65智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用3D打印的頭蓋骨3D打印的胸腔66智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用北京大學(xué)成功實(shí)施世界首例3D打印脊椎植入3D打印運(yùn)河住宅67智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用3D打印血管機(jī)思考題：1.3D打印技術(shù)的特點(diǎn)是什么？68智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用2.3D打印技術(shù)相對(duì)于減料加工，優(yōu)勢在什么地方？3.3D打印技術(shù)的常用類型有哪些?RFID射頻技術(shù)第五節(jié)一、

RFID射頻技術(shù)定義及特點(diǎn)1．RFID定義RFID（Radio

Frequency

Identification）技術(shù)，又稱無線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，它的基本原理是利用射頻信號(hào)和空間稱合或雷達(dá)反射的傳輸特性,從一個(gè)貼在商品或者物品上叫做電子標(biāo)簽或者RFID標(biāo)簽中讀取數(shù)據(jù),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物品或者商品的自動(dòng)識(shí)別。RFID讀寫器也分移動(dòng)式的和固定式的，目前RFID技術(shù)應(yīng)用很廣，如：圖書館，門禁系統(tǒng)，食品安全溯源等。70智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用RFID系統(tǒng)架構(gòu)71智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用2．RFID特點(diǎn)射頻識(shí)別系統(tǒng)最重要的優(yōu)點(diǎn)是非接觸識(shí)別，它能穿透雪、霧、冰、涂料、塵垢和條形碼無法使用的惡劣環(huán)境閱讀標(biāo)簽，并且閱讀速度極快，大多數(shù)情況下不到100毫秒。有源式射頻識(shí)別系統(tǒng)的速寫能力也是重要的優(yōu)點(diǎn)?？捎糜诹鞒谈櫤途S修跟蹤等交互式業(yè)務(wù)?？焖賿呙?。RFID辨識(shí)器可同時(shí)辨識(shí)讀取數(shù)個(gè)RFID標(biāo)簽。體積小型化、形狀多樣化。RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。此外，RFID標(biāo)簽更可往小型化與多樣形態(tài)發(fā)展，以應(yīng)用于不同產(chǎn)品。72智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用抗污染能力和耐久性。傳統(tǒng)條形碼的載體是紙張，因此容易受到污染，但RFID對(duì)水、油和化學(xué)藥品等物質(zhì)具有很強(qiáng)抵抗性。此外，由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上，所以特別容易受到折損；RFID卷標(biāo)是將數(shù)據(jù)存在芯片中，因此可以免受污損?？芍貜?fù)使用。現(xiàn)今的條形碼印刷上去之后就無法更改，RFID標(biāo)簽則可以重復(fù)地新增、修改、刪除RFID卷標(biāo)內(nèi)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，方便信息的更新。穿透性和無屏障閱讀。在被覆蓋的情況下，RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質(zhì)，并能夠進(jìn)行穿透性通信。而條形碼掃描機(jī)必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下，才可以辨讀條形碼。73智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用數(shù)據(jù)的記憶容量大。一維條形碼的容量是50Bytes，二維條形碼最大的容量可儲(chǔ)存2至3000字符，RFID最大的容量則有數(shù)個(gè)MB。隨著記憶載體的發(fā)展，數(shù)據(jù)容量也有不斷擴(kuò)大的趨勢。未來物品所需攜帶的資料量會(huì)越來越大，對(duì)卷標(biāo)所能擴(kuò)充容量的需求也相應(yīng)增加。安全性。由于RFID承載的是電子式信息，其數(shù)據(jù)內(nèi)容可經(jīng)由密碼保護(hù)，使其內(nèi)容不易被偽造及變造。74智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用RFID射頻技術(shù)原理75智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用二、

RFID射頻技術(shù)應(yīng)用射頻識(shí)別技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢，逐漸地被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化和交通運(yùn)輸控制管理等領(lǐng)域。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的進(jìn)步以及生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，射頻識(shí)別產(chǎn)品的成本將不斷降低，其應(yīng)用也將越來越廣泛。如電子標(biāo)簽、IC卡、智能卡、動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)等，而且RFID技術(shù)已普遍應(yīng)用在食品衛(wèi)生、物流、零售、制造、服裝、醫(yī)療、交通、防偽等各個(gè)領(lǐng)域，促進(jìn)我國信息化快速發(fā)展。76智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用RFID標(biāo)簽技術(shù)電子標(biāo)簽是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。電子標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)可以加密，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量大，存儲(chǔ)信息容易更改，因而它比條形碼的應(yīng)用范圍更廣泛，使用起來也更方便。RFID門禁控制門禁控制器通常是指分體式門禁控制系統(tǒng)，主要用于門禁管理系統(tǒng)的底層控制。通過和計(jì)算機(jī)的命令、數(shù)據(jù)通信，使管理者可以隨時(shí)掌握門和防區(qū)的實(shí)際情況，便于在緊急情況下迅速作出反應(yīng)。77智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用RFID智能卡智能卡也叫IC卡，是一個(gè)帶有微處理器和存儲(chǔ)器等微型集成電路芯片的、具有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的卡片。智能卡已應(yīng)用到銀行、電信、交通、社會(huì)保險(xiǎn)、電子商務(wù)等領(lǐng)域，IC電話卡、金融IC卡、社會(huì)保險(xiǎn)卡和手機(jī)中的SIM卡都屬于智能卡的范疇。78智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用RFID在智能制造中，主要應(yīng)用于物流系統(tǒng)。供應(yīng)鏈的網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)模型79智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用射頻技術(shù)貨物出庫流程圖80智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由圍繞核心企業(yè)的供應(yīng)商、供應(yīng)商的供應(yīng)商和用戶、用戶的用戶組成。供應(yīng)鏈上一般有供應(yīng)商、制造商、銷售商以及最終客戶4個(gè)節(jié)點(diǎn)，RFID技術(shù)在各個(gè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用優(yōu)勢主要有以下幾個(gè)方面：1.加強(qiáng)供應(yīng)商管理，促進(jìn)原材料的快速周轉(zhuǎn)在原材料供應(yīng)環(huán)節(jié)，RFID技術(shù)給原材料供應(yīng)商和制造商提供了一個(gè)共享信息的平臺(tái)。采用RFID技術(shù)以后，帶有RFID電子標(biāo)簽的原材料包裝箱進(jìn)入射頻天線工作區(qū)時(shí)，電子標(biāo)簽將被激活，標(biāo)簽上的相關(guān)數(shù)據(jù)(如供應(yīng)商、原材料名稱、類型、數(shù)量等)都將被自動(dòng)識(shí)別，可以實(shí)時(shí)地獲取供應(yīng)商及原材料的各種信息。因此，RFID技術(shù)可簡化原材料的卸貨、檢驗(yàn)及等待工序，加快原材料的周轉(zhuǎn)速度，提高企業(yè)的自動(dòng)化水平，同時(shí)也可以對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行實(shí)時(shí)控制及考核。81智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用2.優(yōu)化采購管理，實(shí)現(xiàn)JIT(Just

in

time，準(zhǔn)時(shí)制)生產(chǎn)在制造環(huán)節(jié)，制造型企業(yè)采用RFID技術(shù)可以優(yōu)化采購管理并實(shí)現(xiàn)JIT生產(chǎn)，應(yīng)用于從生產(chǎn)命令下達(dá)至產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過程，因?yàn)镽FID技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化流水線操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)原材料、零部件、半成品和成品的識(shí)別與跟蹤，進(jìn)行物料動(dòng)態(tài)管理，并可以收集生產(chǎn)過程中大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，隨時(shí)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際變動(dòng)情況調(diào)整整個(gè)車間的生產(chǎn)工序節(jié)拍，由此減少人工處理的出錯(cuò)率，從而提高工人的工作效率和企業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益。另外，采用RFID技術(shù)后，生產(chǎn)車間可預(yù)先設(shè)置物料預(yù)警點(diǎn)，企業(yè)調(diào)度員可以利用便攜式數(shù)據(jù)終端(Portable

dataterminal，PDT)調(diào)用后臺(tái)數(shù)據(jù)資料，并讀取生產(chǎn)區(qū)庫存物品的RFID標(biāo)簽信息，決定是否補(bǔ)貨，從而實(shí)現(xiàn)流水線均衡生產(chǎn)，加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的控制與追蹤。82智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用3.提高銷售商品的管理水平，提升商品的銷售業(yè)績在商品銷售環(huán)節(jié)，銷售商應(yīng)用RFID技術(shù)可以進(jìn)行高效率的商品出入庫、存儲(chǔ)和銷售信息管理，并可以用于商品防盜、貨物有效監(jiān)控等?，F(xiàn)場管理人員只需將貨物中來自于不同企業(yè)的商品信息掃入RFID處理終端，并上傳至后臺(tái)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，就可以實(shí)時(shí)地監(jiān)控商品的銷售流動(dòng)情況，及時(shí)更新商品的庫存信息，并根據(jù)不同商品的銷售數(shù)據(jù)，可以統(tǒng)計(jì)分析暢銷或滯銷商品，并對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，

制定相應(yīng)的銷售策略。另外，RFID電子標(biāo)簽可以有效監(jiān)控商品的時(shí)效性，即當(dāng)商品超過了保質(zhì)期，電子標(biāo)簽及時(shí)地發(fā)出警報(bào)，并及時(shí)地提醒銷售人員更新庫存，以提高商品的庫存周轉(zhuǎn)率。83智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用4.方便客戶，維護(hù)消費(fèi)者利益在客戶環(huán)節(jié)，消費(fèi)者在超市購物時(shí)，挑選好商品后進(jìn)行結(jié)算，此時(shí)只需將貼有RFID標(biāo)簽的商品通過RFID識(shí)讀器過道，原來費(fèi)時(shí)費(fèi)力的結(jié)算就變得簡單了，商品清點(diǎn)及統(tǒng)計(jì)也就自動(dòng)完成，這時(shí)消費(fèi)者可以自由選擇現(xiàn)金、信用卡付款，也可以使用帶有RFID標(biāo)簽的結(jié)算卡進(jìn)行結(jié)算。因此，在結(jié)算過程中，商家節(jié)省了人力資源，而消費(fèi)者也不用為排隊(duì)而苦惱，極大地提高了顧客滿意度。另外，RFID標(biāo)簽也可以防止商品的“假冒偽劣”現(xiàn)象。RFID標(biāo)簽就像公民的身份證，從商品下線時(shí)，就賦予了商品的身份，并一直跟蹤商品的流動(dòng)。因此，無論商品在哪個(gè)流動(dòng)環(huán)節(jié)出了質(zhì)量問題，制造商都無法推卸責(zé)任，由此切實(shí)維護(hù)了消費(fèi)者的切身利益。84智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用物流管理中的RFID系統(tǒng)85智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用思考題：1.什么是射頻技術(shù)？射頻技術(shù)有什么特點(diǎn)？射頻技術(shù)主要應(yīng)用于什么場合?86智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用云計(jì)算與大數(shù)據(jù)第六節(jié)一、

云計(jì)算與大數(shù)據(jù)概述云計(jì)算（cloud

computing）是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法。過去在圖中往往用云來表示電信網(wǎng)，后來也用來表示互聯(lián)網(wǎng)和底層基礎(chǔ)設(shè)施的抽象。因此，云計(jì)算甚至可以讓你體驗(yàn)每秒10萬億次的運(yùn)算能力，擁有這么強(qiáng)大的計(jì)算能力可以模擬核爆炸、預(yù)測氣候變化和市場發(fā)展趨勢。用戶通過電腦、筆記本、手機(jī)等方式接入數(shù)據(jù)中心，按自己的需求進(jìn)行運(yùn)算。按服務(wù)商提供云服務(wù)的資源所在層次分，云計(jì)算可以分為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS，Infrastructure

as

a

Service)、平臺(tái)即服務(wù)(PaaS，Platform

as

aService)和軟件即服務(wù)(SaaS，Software

as

a

Service)三個(gè)層面。88智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用國內(nèi)外主要的云計(jì)算服務(wù)提供商89智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用按照運(yùn)營模式云計(jì)算可以分為公共云、私有云和混合云三種。公共云通常是指第三方提供商為用戶提供的通過Internet

訪問使用的云，用戶可以使用相應(yīng)的云服務(wù)但并不擁有云計(jì)算資源；私有云是指企業(yè)自行搭建的云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)，可以為企業(yè)自身或外部客戶提供獨(dú)享的云計(jì)算服務(wù)，基礎(chǔ)架構(gòu)搭建方擁有云計(jì)算資源的自主權(quán)；混合云是指既有私有云的基礎(chǔ)架構(gòu)，也使用公共云服務(wù)的模式。云計(jì)算的運(yùn)營模式分類90智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用91智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用大數(shù)據(jù)（big

data），指無法在一定時(shí)間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力來適應(yīng)海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。云計(jì)算與大數(shù)據(jù)之間是相輔相成，相得益彰的關(guān)系。大數(shù)據(jù)挖掘處理需要云計(jì)算作為平臺(tái)，而大數(shù)據(jù)涵蓋的價(jià)值和規(guī)律則能夠使云計(jì)算更好的與行業(yè)應(yīng)用結(jié)合并發(fā)揮更大的作用。云計(jì)算將計(jì)算資源作為服務(wù)支撐大數(shù)據(jù)的挖掘，而大數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢是對(duì)實(shí)時(shí)交互的海量數(shù)據(jù)查詢、分析提供了各自需要的價(jià)值信息。92智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用大數(shù)據(jù)的信息隱私保護(hù)是云計(jì)算大數(shù)據(jù)快速發(fā)展和運(yùn)用的重要前提。沒有信息安全也就沒有云服務(wù)的安全。產(chǎn)業(yè)及服務(wù)要健康、快速的發(fā)展就需要得到用戶的信賴，就需要科技界和產(chǎn)業(yè)界更加重視云計(jì)算的安全問題，更加注意大數(shù)據(jù)挖掘中的隱私保護(hù)問題。從技術(shù)層面進(jìn)行深度的研發(fā)，嚴(yán)防和打擊病毒和黑客的攻擊。同時(shí)加快立法的進(jìn)度，維護(hù)良好的信息服務(wù)的環(huán)境。全球互聯(lián)網(wǎng)流量數(shù)據(jù)93智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用二、云計(jì)算大數(shù)據(jù)平臺(tái)的主要技術(shù)框架（一）

Hadoop簡介Hadoop是一個(gè)海量數(shù)據(jù)分布式處理的開源軟件框架，Hadoop能支持PB級(jí)海量數(shù)據(jù)，可擴(kuò)展性強(qiáng)?？煽?、高效、可擴(kuò)展和開源的特性，使Hadoop技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，并在2008年成為Apache的頂級(jí)項(xiàng)目。從2003年Google公開發(fā)布MapReduce的思想，到2006年Amazon使用Hadoop成為全球最早提供成熟云計(jì)算服務(wù)的供應(yīng)商之一，再到如今IBM、微軟、DELL、EMC2、阿里巴巴、騰訊各大國內(nèi)外廠商都商用了自己的Hadoop平臺(tái)，Hadoop已經(jīng)取得了輝煌的成績，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。94智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用基于Hadoop的數(shù)據(jù)倉庫架構(gòu)設(shè)計(jì)95智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用（二）Spark簡介Spark是一款開源的基于內(nèi)存計(jì)算的分布式計(jì)算系統(tǒng)，能夠?qū)Υ髷?shù)據(jù)進(jìn)行快速分析處理。Spark項(xiàng)目2010年由加州伯克利大學(xué)AMP實(shí)驗(yàn)室開發(fā)，2014年2月，Spark成為Apache軟件基金會(huì)的頂級(jí)開源項(xiàng)目，Spark基于內(nèi)存計(jì)算實(shí)現(xiàn)，加快了數(shù)據(jù)分析處理速度。Hadoop

MapReduce以批處理方式處理數(shù)據(jù)，每個(gè)任務(wù)都需要HDFS的讀寫，耗時(shí)較大，在機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)庫查詢等數(shù)據(jù)計(jì)算過程中，Spark的處理速度可以達(dá)到Hadoop

MapReduce的100倍以上。因此，對(duì)于實(shí)時(shí)要求較高的分析處理，Spark較為適用；對(duì)于非實(shí)時(shí)的海量數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，HadoopMapReduce更加合適。96智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用97智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用三、國內(nèi)外大數(shù)據(jù)/云計(jì)算平臺(tái)的應(yīng)用現(xiàn)狀（一）

Hadoop的應(yīng)用1.國外企業(yè)Facebook、Amazon、Yahoo、Twitter和Hulu等互聯(lián)網(wǎng)信息提供商和電商基于Hadoop平臺(tái)為用戶提供快速的服務(wù)和精準(zhǔn)的分析。IBM、甲骨文和HP等解決方案提供商、設(shè)備商，主要基于Hadoop架構(gòu)為企業(yè)客戶提供大數(shù)據(jù)應(yīng)用產(chǎn)品和解決方案。98智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用（1）百度

搜索巨頭百度圍繞數(shù)據(jù)而生，通過語義分析精準(zhǔn)理解搜索需求進(jìn)而從海量數(shù)據(jù)中找準(zhǔn)結(jié)果，以及精準(zhǔn)的搜索引擎關(guān)鍵字廣告

百度基于Hadoop的海量數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，平均每天處理的任務(wù)數(shù)和數(shù)據(jù)量分別超過120000個(gè)和20PB。99智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用2.國內(nèi)企業(yè)在此方面，知名國內(nèi)企業(yè)有百度、阿里巴巴、騰訊（BAT）和華為、中興等。（2）阿里巴巴

淘寶是目前中國最大的C2C電子商務(wù)平臺(tái)，也是國內(nèi)第一批采用Hadoop技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)平臺(tái)升級(jí)的公司之一。從2008年開始，淘寶就開始研究基于Hadoop的數(shù)據(jù)處理平臺(tái)“云梯(Cloud

Ladder)”云梯使用的Hadoop集群是全國最大的Hadoop集群之一，它支撐了淘寶整個(gè)數(shù)據(jù)分析工作，目前整個(gè)集群達(dá)到1700個(gè)節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)總?cè)萘?4.3PB，并且以每天255TB的速度不斷增長。100智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用（3）騰訊

騰訊是中國互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的旗艦之一，騰訊業(yè)務(wù)已從最初的即時(shí)通信工具QQ擴(kuò)展到涵蓋社交網(wǎng)絡(luò)、在線游戲、電子商務(wù)、新聞門戶、搜索等各類網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。騰訊以其自主開發(fā)的臺(tái)風(fēng)（Typhoon）云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行在線數(shù)據(jù)處理和離線批量數(shù)據(jù)處理。同時(shí)，騰訊內(nèi)部的技術(shù)團(tuán)隊(duì)也應(yīng)用Hadoop技術(shù)解決一些海量數(shù)據(jù)環(huán)境下的特殊問題，例如網(wǎng)頁分析、數(shù)據(jù)挖掘等，騰訊對(duì)臺(tái)風(fēng)云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行了一些擴(kuò)展，以支持Hadoop程序在其上運(yùn)行，提高了資源利用率和Hadoop擴(kuò)展性。101智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用（4）華為

華云數(shù)據(jù)于2013年6月份推出了國內(nèi)首個(gè)運(yùn)營型云應(yīng)用平臺(tái)，迄今為止與平臺(tái)簽訂協(xié)議的ISV數(shù)量就已突破3000家。同時(shí)，華云數(shù)據(jù)電商云的打造也吸引來數(shù)千家獨(dú)立電商的進(jìn)駐，部分行業(yè)集聚效應(yīng)的發(fā)揮也進(jìn)一步增添華云數(shù)據(jù)云平臺(tái)的行業(yè)特色。2014年3月，華云數(shù)據(jù)又推出了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第四代架構(gòu)云計(jì)算產(chǎn)品。102智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用（5）中興

中興將Hadoop應(yīng)用在智能管道的海量流量數(shù)據(jù)分析中，

取得了非常不錯(cuò)的效果。該海量流量數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，對(duì)電信運(yùn)營商流量的精細(xì)化管理提供了數(shù)據(jù)分析支持。103智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用（二）

Spark的應(yīng)用目前大數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)公司主要應(yīng)用在廣告、推薦系統(tǒng)等業(yè)務(wù)上，在廣告業(yè)務(wù)方面需要大數(shù)據(jù)做應(yīng)用分析、效果分析、定向投放等；在推薦系統(tǒng)方面則需要大數(shù)據(jù)進(jìn)行排名計(jì)算、個(gè)性化推薦以及熱點(diǎn)點(diǎn)擊分析等。Spark可以滿足這些應(yīng)用場景計(jì)算量大、效率要求高的需求。104智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用騰訊

騰訊廣點(diǎn)通是最早使用Spark的應(yīng)用之一，騰訊大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)推薦借助Spark快速迭代的優(yōu)勢，圍繞“數(shù)據(jù)+算法+系統(tǒng)”技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了在數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、算法實(shí)時(shí)訓(xùn)練、系統(tǒng)實(shí)時(shí)預(yù)測的全流程實(shí)時(shí)并行高維算法，支持每天上百億的請(qǐng)求量。Yahoo

Yahoo使用Spark完成Audience

Ex-pansion算法。目前在Yahoo部署的Spark集群有112臺(tái)節(jié)點(diǎn)，9.2TB內(nèi)存。淘寶

阿里搜索和廣告業(yè)務(wù)使用Mahout或者自主設(shè)計(jì)的MapReduce程序來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，效率低而且代碼可維護(hù)性差。通過使用Spark來解決多次迭代的機(jī)器學(xué)習(xí)算法、高計(jì)算復(fù)雜度的算法等后，算法效率提升明顯。優(yōu)酷土豆105智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用思考題：1.云計(jì)算有哪幾種分類？2.云計(jì)算的主要技術(shù)框架有哪些？3.3D打印技術(shù)的常用類型有哪些?106智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)與人工智能技術(shù)第七節(jié)圖片一、虛擬現(xiàn)實(shí)與人工智能定義及特點(diǎn)（一）

虛擬現(xiàn)實(shí)的特征及關(guān)鍵技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境。是一種多源信息融合的交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真，能夠使用戶沉浸到該環(huán)境中。虛擬現(xiàn)實(shí)是一種環(huán)境，是高度現(xiàn)實(shí)化的虛幻。在其應(yīng)用的領(lǐng)域中，為能達(dá)到虛擬現(xiàn)實(shí)這種環(huán)境而綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理與模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)／通信技術(shù)、語音處理與音響技術(shù)、心理／生理學(xué)、感知／認(rèn)知科學(xué)、多傳感器技術(shù)、人工智能技術(shù)以及高度并行的實(shí)時(shí)計(jì)算技術(shù)等多方面技術(shù)，營造出一個(gè)虛擬環(huán)境（Virtual

Environment）。這些技術(shù)統(tǒng)稱為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。108智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用1．虛擬現(xiàn)實(shí)的特征多感知性

指除一般計(jì)算機(jī)所具有的視覺感知外，還有聽覺感知、觸覺感知、運(yùn)動(dòng)感知，甚至還包括味覺、嗅覺、感知等。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。存在感

指用戶感到作為主角存在丁模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該達(dá)到使用戶難辨真假的程度。交互性

指用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度。自主性

指虛擬環(huán)境中的物體依據(jù)現(xiàn)實(shí)世界物理運(yùn)動(dòng)定律動(dòng)作的程度。109智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用2．虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)是多種技術(shù)的綜合，包括實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，廣角（寬視野）立體顯示技術(shù)，對(duì)觀察者頭、眼和手的跟蹤技術(shù)，以及觸覺/力覺反饋、立體聲、網(wǎng)絡(luò)傳輸、語音輸入輸出技術(shù)等。（1）實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形相比較而言，利用計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生圖形圖像并不是太難的事情。如果有足夠準(zhǔn)確的模型，又有足夠的時(shí)間，我們就可以生成不同光照條件下各種物體的精確圖像，但是這里的關(guān)鍵是實(shí)時(shí)。例如在飛行模擬系統(tǒng)中，圖像的刷新相當(dāng)重要，同時(shí)對(duì)圖像質(zhì)量的要求也很高，再加上非常復(fù)雜的虛擬環(huán)境，問題就變得相當(dāng)困難。110智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用（2）顯示在VR系統(tǒng)中，雙目立體視覺起了很大作用。用戶的兩只眼睛看到的不同圖像是分別產(chǎn)生的，顯示在不同的顯示器上。有的系統(tǒng)采用單個(gè)顯示器，但用戶帶上特殊的眼鏡后，一只眼睛只能看到奇數(shù)幀圖像，另一只眼睛只能看到偶數(shù)幀圖像，奇、偶幀之間的不同也就是視差就產(chǎn)生了立體感。在用戶與計(jì)算機(jī)的交互中，鍵盤和鼠標(biāo)是目前最常用的工具，但對(duì)于三維空間來說，它們都不太適合。在三維空間中因?yàn)橛辛鶄€(gè)自由度，我們很難找出比較直觀的辦法把鼠標(biāo)的平面運(yùn)動(dòng)映射成三維空間的任意運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)在，已經(jīng)有一些設(shè)備可以提供六個(gè)自由度，如3Space數(shù)字化儀和SpaceBall空間球等。另外一些性能比較優(yōu)異的設(shè)備是數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)衣。111智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用（3）聲音人能夠很好地判定聲源的方向。在水平方向上，我們靠聲音的相位差及強(qiáng)度的差別來確定聲音的方向，因?yàn)槁曇舻竭_(dá)兩只耳朵的時(shí)間或距離有所不同。常見的立體聲效果就是靠左右耳聽到在不同位置錄制的不同聲音來實(shí)現(xiàn)的，所以會(huì)有一種方向感?，F(xiàn)實(shí)生活里，當(dāng)頭部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，聽到的聲音的方向就會(huì)改變。但目前在VR系統(tǒng)中，聲音的方向與用戶頭部的運(yùn)動(dòng)無關(guān)。（4）感覺反饋在一個(gè)VR系統(tǒng)中，用戶可以看到一個(gè)虛擬的杯子。你可以設(shè)法去抓住它，但是你的手沒有真正接觸杯子的感覺，并有可能穿過虛擬杯子的“表面”，而這在現(xiàn)實(shí)生活中是不可能的。解決這一問題的常用裝置是在手套內(nèi)層安裝一些可以振動(dòng)的觸點(diǎn)來模擬觸覺。112智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用（5）語音在VR系統(tǒng)中，語音的輸入輸出也很重要。這就要求虛擬環(huán)境能聽懂人的語言，并能與人實(shí)時(shí)交互。而讓計(jì)算機(jī)識(shí)別人的語音是相當(dāng)困難的，因?yàn)檎Z音信號(hào)和自然語言信號(hào)有其“多邊性”和復(fù)雜性。例如，連續(xù)語音中詞與詞之間沒有明顯的停頓，同一詞、同一字的發(fā)音受前后詞、字的影響，不僅不同人說同一詞會(huì)有所不同，就是同一人發(fā)音也會(huì)受到心理、生理和環(huán)境的影響而有所不同。使用人的自然語言作為計(jì)算機(jī)輸入目前有兩個(gè)問題，首先是效率問題，為便于計(jì)算機(jī)理解，輸入的語音可能會(huì)相當(dāng)啰嗦。其次是正確性問題，計(jì)算機(jī)理解語音的方法是對(duì)比匹配，而沒有人的智能。113智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用虛擬試衣間114智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用虛擬跑步機(jī)虛擬游戲場景115智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用（二）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔虛擬軍事訓(xùn)練116智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作的房產(chǎn)效果圖117智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用工業(yè)仿真界面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作的圓明園復(fù)原效果圖淘寶推出的VR購物118智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作的地理環(huán)境波音787虛擬維修教室119智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用（三）

人工智能的特征人工智能（Artificial

Intelligence）簡稱AI，主要研究如何用人工的方法和技術(shù)，使用各種自動(dòng)化機(jī)器或智能機(jī)器（主要指計(jì)算機(jī)）模仿、延伸和擴(kuò)展人的智能，實(shí)現(xiàn)某些機(jī)器思維或腦力勞動(dòng)自動(dòng)化。人工智能是那些與人的思維相關(guān)的活動(dòng)，諸如決策、問題求解和學(xué)習(xí)等的自動(dòng)化；人工智能是一種計(jì)算機(jī)能夠思維，使機(jī)器具有智力的激動(dòng)人心的新嘗試；人工智能是研究如何讓計(jì)算機(jī)做現(xiàn)階段只有人才能做得好的事情；人工智能是那些使知覺、推理和行為成為可能的計(jì)算的研究。廣義地講，人工智能是關(guān)于人造物的智能行為，而智能行為包括知覺、推理、學(xué)習(xí)、交流和在復(fù)雜環(huán)境中的行為。120智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用二、

虛擬現(xiàn)實(shí)在智能制造中的應(yīng)用（一）虛擬制造定義及關(guān)鍵技術(shù)虛擬制造技術(shù)涉及面很廣，如環(huán)境構(gòu)成技術(shù)、過程特征抽取、元模型、集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)、制造特征數(shù)據(jù)集成、多學(xué)科交叉功能、決策支持工具、接口技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、建模與仿真技術(shù)等。其中后3項(xiàng)是虛擬制造的核心技術(shù)。121智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用1．建模技術(shù)虛擬制造系統(tǒng)VMS是現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)RMS在虛擬環(huán)境下的映射，是RMS的模型化、形式化和計(jì)算機(jī)化的抽象描述和表示。VMS的建模包括生產(chǎn)模型、產(chǎn)品模型和工藝模型。生產(chǎn)模型。可歸納為靜態(tài)描述和動(dòng)態(tài)描述兩個(gè)方面。靜態(tài)描述是指系統(tǒng)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)特性的描述。動(dòng)態(tài)描述是指在已知系統(tǒng)狀態(tài)和需求特性的基礎(chǔ)上預(yù)測產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程。產(chǎn)品模型。產(chǎn)品模型是制造過程中，各類實(shí)體對(duì)象模型的集合。目前產(chǎn)品模型描述的信息有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品形狀特征等靜態(tài)信息。虛擬制造下的產(chǎn)品模型不再是單一的靜態(tài)特征模型，它能通過映射、抽象等方法提取產(chǎn)品實(shí)施中各活動(dòng)所需的模型，包括三維動(dòng)態(tài)模型，干涉檢查，應(yīng)力分析等。122智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用（3）工藝模型。將工藝參數(shù)與影響制造功能的產(chǎn)品設(shè)計(jì)屬性聯(lián)系起來，以反應(yīng)生產(chǎn)模型與產(chǎn)品模型之間的交互作用。工藝模型必須具備以下功能：計(jì)算機(jī)工藝仿真、制造數(shù)據(jù)表、制造規(guī)劃、統(tǒng)計(jì)模型以及物理和數(shù)學(xué)模型。三維軟件繪制的產(chǎn)品模型123智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作的模型2．仿真技術(shù)仿真就是應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)經(jīng)過抽象和簡化形成系統(tǒng)模型，然后在分析的基礎(chǔ)上運(yùn)行此模型，從而得到系統(tǒng)一系列的統(tǒng)計(jì)性能。由于仿真是以系統(tǒng)模型為對(duì)象的研究方法，不會(huì)干擾實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)，同時(shí)利用計(jì)算機(jī)的快速運(yùn)算能力，仿真可以用很短時(shí)間模擬實(shí)際生產(chǎn)中需要很長時(shí)間的生產(chǎn)周期，因而可以縮短決策時(shí)間，避免資金、人力和時(shí)間的浪費(fèi)，并可重復(fù)仿真，優(yōu)化實(shí)施方案。仿真的基本步驟為：研究系統(tǒng)——收集數(shù)據(jù)、建立系統(tǒng)模型——確定仿真算法、建立仿真模型、運(yùn)行仿真模型——輸出結(jié)果并分析。124智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用產(chǎn)品制造過程仿真，可歸納為制造系統(tǒng)仿真和加工過程仿真。虛擬制造系統(tǒng)中的產(chǎn)品開發(fā)涉及到產(chǎn)品建模仿真、設(shè)計(jì)過程規(guī)劃仿真、設(shè)計(jì)思維過程和設(shè)計(jì)交互行為仿真等，以便對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程早期反饋，減少或避免產(chǎn)品設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。加工過程仿真，包括切削過程仿真、裝配過程仿真、檢驗(yàn)過程仿真以及焊接、壓力加工、鑄造仿真等。125智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用3．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VRT虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是綜合利用計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)、各種顯示和控制等接口設(shè)備，在計(jì)算機(jī)上生成可交互的三維環(huán)境(稱為虛擬環(huán)境)中提供沉浸感覺的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)包括操作者、機(jī)器和人機(jī)接口3個(gè)基本要素。利用VRS可以對(duì)真實(shí)世界進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，通過用戶的交互輸人，并及時(shí)按輸出修改虛擬環(huán)境，使人產(chǎn)生身臨其境的沉浸感覺。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是VM的關(guān)鍵技術(shù)之一。126智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用虛擬工廠127智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用（二）

虛擬制造的分類根據(jù)虛擬制造應(yīng)用環(huán)境和對(duì)象的側(cè)重點(diǎn)不同，虛擬制造分為三類：以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造，以生產(chǎn)為中心的虛擬制造和以控制為中心的虛擬制造。（1）設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造為設(shè)計(jì)者提供產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段所需的制造信息，從而使設(shè)計(jì)最優(yōu)。設(shè)計(jì)部門和制造部門之間在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的支持下協(xié)同工作，以統(tǒng)一的制造信息模型為基礎(chǔ)，對(duì)數(shù)字化產(chǎn)品模型進(jìn)行仿真與分析、優(yōu)化，從而在設(shè)計(jì)階段就可以對(duì)所設(shè)計(jì)的零件甚至整機(jī)進(jìn)行加工工藝分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析、可裝配性分析等可制造性分析，以獲得對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)評(píng)估與性能預(yù)測結(jié)果。128智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用（2）生產(chǎn)為中心的虛擬制造為工藝師提供虛擬的制造車間現(xiàn)場環(huán)境和設(shè)備，用于分析改進(jìn)生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)工藝，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造過程的最優(yōu)。在現(xiàn)有的企業(yè)資源（如設(shè)備、人力、原材料等）的條件下，對(duì)產(chǎn)品的可生產(chǎn)性進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，對(duì)制造資源和環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化組合，通過提供精確的生產(chǎn)成本信息對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度進(jìn)行合理化決策。（3）控制為中心的虛擬制造提供從設(shè)計(jì)到制造一體化的虛擬環(huán)境，對(duì)全系統(tǒng)的控制模型及現(xiàn)實(shí)加工過程進(jìn)行仿真，允許評(píng)價(jià)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃和控制策略。以全局優(yōu)化和控制為目標(biāo)，對(duì)不同地域的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品開發(fā)、市場營銷、加工制造等通過網(wǎng)絡(luò)加以連接和控制。129智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用（三）

虛擬設(shè)計(jì)與虛擬裝配虛擬設(shè)計(jì)就是指在設(shè)計(jì)階段采用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使設(shè)計(jì)人員可以隨時(shí)看到并修改三維的作品，讓設(shè)計(jì)人員更專注于產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)。虛擬裝配實(shí)際上是在計(jì)算機(jī)上模擬設(shè)備的連續(xù)裝配過程，如何有效地模擬實(shí)際裝配過程是虛擬裝配的目的。在廣義上，虛擬設(shè)計(jì)、虛擬裝配分別對(duì)應(yīng)于以設(shè)計(jì)為中心和以控制為中心的虛擬制造。130智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用131智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用微軟人工智能的應(yīng)用132智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用133智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用人工智能的發(fā)展過程134智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用人工智能創(chuàng)業(yè)投資全貌135智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用思考題：1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)？虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有哪些特征？什么是虛擬制造?人工智能在智能制造中的作用有哪些？136智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用智能制造的信息安全